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Disordini della regolazione di epcidina e dell'omeostasi del ferro: meccanismi, diagnosi e trattamenti innovativi.

Diversi segnali immuni e del microambiente polarizzano i macrofagi nel classico profilo pro-infiammatorio (M1) o alternativo (M2), che è associato alla regolazione dell’immunità adattativa, al controllo della crescita cellulare e del riparo tissutale. È interessante notare che i macrofagi associati al tumore (TAM) acquisiscono un fenotipo simil-M2. Queste popolazioni cellulari differiscono nell'espressione di geni immunoregolatori, ma abbiamo dimostrato che sono anche caratterizzate da una diversa regolazione di geni coinvolti nell’omeostasi del ferro (1). In particolare, le cellule M2 mostrano alta espressione di ferroportina (FPN) e rilascio di ferro. I macrofagi infiammatori utilizzano il sequestro di ferro come un meccanismo batteriostatico e hanno un ruolo chiave nell'omeostasi sistemica del ferro nell’infiammazione. Inoltre, dati recenti suggeriscono che l'accumulo di ferro nei macrofagi favorisca la polarizzazione M1, svolgendo un ruolo nella patogenesi delle malattie infiammatorie croniche. Al contrario, è poco nota la rilevanza del fenotipo M2, incline al rilascio di ferro tramite FPN, nel riparo tissutale e nella regolazione del sistema immunitario (e crescita tumorale per TAM). Proponiamo quindi un programma di ricerca che caratterizzi il ruolo di FPN nel traffico di ferro in macrofagi M2. A tale scopo, il nostro primo obiettivo è quello di generare un modello in vivo di inattivazione specifica di FPN nei macrofagi. Saranno generate colonie di topi con ablazione macrofago-specifica del gene FPN mediante l’incrocio di topi con un allele della FPN floxato con topi esprimenti ricombinasi Cre sotto il controllo di promotori macrofago specifici (lysM e csf1r). Avendo dimostrato che il medium condizionato di macrofagi umani M2 sostiene una crescita più rapida di linee cellulari maligne e non maligne (1), vogliamo testare in vivo l'ipotesi che i TAM favoriscano la crescita del tumore attraverso una maggiore biodisponibilità di ferro, e quindi ci proponiamo di valutare se la mancanza di FPN nei TAM rallenti la crescita tumorale. Sperimentalmente, valuteremo la crescita e le caratteristiche di tumori chimicamente indotti nei topi knockout e in quelli floxed. D’altra parte, la maggiore disponibilità di ferro extracellulare, fornito da cellule M2, potrebbe influenzare il tasso di crescita dei fibroblasti adiacenti e la biosintesi di collagene (le prolil idrossilasi sono enzimi ferro-dipendenti) durante la fase di riparo, svolgendo così un ruolo benefico nella guarigione delle ferite. Pertanto, negli stessi modelli animali sarà valutato il processo di guarigione della ferita dopo incisione cutanea. Avendo trovato livelli di mRNA della FPN maggiori nei macrofagi M2 che in quelli M1 (1), cercheremo di valutare, con esperimenti di biologia molecolare, il ruolo del controllo trascrizionale della FPN in risposta a diversi induttori di M2. Ciò può fornire informazioni preziose per rivalutare il ruolo della regolazione epcidino-indipendente nell'espressione di FPN in situazioni fisiopatologiche. Evidenze in letteratura avvallano l’idea che la ridotta disponibilità di ferro intracellulare nei macrofagi M2 possa avere un esito anti-infiammatorio (2). Pertanto, un altro obiettivo di questo progetto è quello di capire come il mancato rilascio di ferro dovuto all’ablazione di FPN possa modificare la capacità dei macrofagi di differenziarsi ad M2. Il progetto è rafforzato dalla collaborazione con ricercatori che partecipano a questa proposta, che sfrutteranno il modello murino di inattivazione macrofago-specifica di FPN; inoltre, il nostro progetto beneficerà del contributo di numerosi collaboratori esterni. Crediamo che l'approccio originale e i nuovi progressi metodologici e tecnici di questo progetto forniranno informazioni utili per la caratterizzazione dell’omeostasi del ferro nei macrofagi, evidenziando meccanismi fisiopatologici utili per risolvere ben definiti problemi clinici.

Principal Investigators:
  • gaetano CAIRO
Financing institution:
MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITA' E DELLA RICERCA
Type:
PRIN10-11 - PRIN bando 2010-11
Project leader:
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI BRESCIA
Year:
2013
Duration:
36
Status:
CHIUSO
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